автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Разработка и проектирование высоконадежных ГЗУ на основе структурно-параметрического метода

1 I и

дек 135Л5

ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

на правах рукописи

БЕКБОЛОТОВ ТУРСУНБЕК

РАЗРАБОТКА И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЫСОКОНАДЕЖНЫХ ГЗУ НА ОСНОВЕ СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА

05.13.05 - элементы н устройства вычислительной техники и систем управления

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Бишкек -1996

Работа выполнена кафедре Информатики и вычислительной техники Жалал-Абадского государственного университета

Научные консультанты: доктор технических наук, академик HAH

Кыргызской Республики, профессор А. А. Акаев;

доктор технических наук, академик HAH Кыргызской Республики, профессор К. М. Жумалиев

Официальные оппоненты: академик Нью-Йоркской академии наук,

доктор физико-математических паук, профессор А. М. Марипов; доктор технических наук, профессор С. К. Ганиев;

доктор технических наук, профессор А. А. Кутанов

Ведущая организация - АО «ЖАНс^Р» (завод ЭВМ)

Защита состоится «29» ноЯ^сугЛ. 199 С г. в/^часов на заседании специализированного совета Д 05.95.40 при Институте автоматики HAH Кыргызской Республики но адресу: 720071, г.Бишкек, проспект Чуй, 265-а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института. Автореферат разослан « QVi^by^ 199j?r.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Пресняков К.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Последние годы развития науки и техники характеризуются интенсивным поиском новых методов и средств информационной технологии для обработки, передачи и хранения больших объемов информации. В этом процессе все большее значение придается оптическим методам обработки информации, которые открыли возможность нового подхода к решению ключевых проблем обработки, передачи и хранения информации.

Оптические методы обработки информации находят широкое применение, когда необходимо обеспечить:

- сверхбольшую скорость обработки и передачи информации;

- создание устройств хранения информации сверхбольшой емкости и высокого быстродействия.

Реализация оптических методов передачи и обработки информации невозможна без создания современных высокопроизводительных и высоконадежных средств хранения информации.

В современных высокопроизводительных ЭВМ до 80% объема оборудования занимает память и, как показывают исследования, память относится к числу наименее надежных устройств ЭВМ. Большая доля сбоев и отказов приходится на запоминающие устройства (ЗУ).

В настоящее время наиболее эффективными средствами накопления данных являются магнитные дисковые и ленточные ЗУ. Техника магнитной записи хорошо отработана, что обуславливает высокую промышленную конкурентоспособность магнитной памяти.

Однако, если ранее процесс возрастания плотности записи на магнитном носителе шел весьма быстро, то в последние годы он резко замедлился.

Именно этой причиной можно объяснить возрастание интереса к новым технологиям памяти, в частности, использующим современные средства оптоэлектроники. Оптические методы хранения информации отличаются прежде всего высокой плотностью записи данных. Прогнозы развития оптических методов приводят к заключению, что в ближайшее десятилетие плотность записи в оптических системах будет возрастать приблизится к 109 бит/см2. Это открывает хорошие перспективы для создания памяти емкостью 1012^1013 бит при незначительной удельной стоимости хранения данных.

В настоящее время учеными многих стран интенсивно разрабатываются основы теории проектирования и структурной организации оптической памяти. При создании ЗУ большой емкости перспектившлми

являются топографические методы записи, хранения и считывания информации.

Большой вклад в развитие и создание теории голографии и голо-графической памяти внес выдающийся ученый, академик А.А.Акаев.

Благодаря его фундаментальным научным трудам и организаторской деятельности в нашей стране создана крупная научная школа кыргызских "голографистов". В этой школе успешно проводятся теоретические исследования и разрабатываются технические проекты по решению актуальных проблем оптической.обработки информации.

Несмотря на большие успехи в разработке и создании ГЗУ вопросы надежности и достоверности их функционирования остаются неисследованными. В настоящее время создана необходимая теоретическая база для исследования и решения проблемы надежности ГЗУ. Накоплен определенный опыт производства и эксплуатации оптической памяти, собран достаточно большой статистический материал об отказах элементов и устройств ГЗУ, что позволяет исследовать надежность ГЗУ. Дальнейшая перспектива использования ГЗУ в информационных системах во многом зависит от их информационной надежности, т.е. надежности записи, хранения и считывания страничной информации при правильном функционировании ГЗУ.

Вопросы надежности ГЗУ остаются практически неисследованными. Отсутствуют работы по исследованию информационной надежности и надежности по полным отказам как элементов и узлов, так и ГЗУ в целом. В последнее время появился ряд работ, где экспериментально исследуются статистические параметры информационных сигналов 1, О и помех и шумов, достоверность считывания входной страницы данных. Эти экспериментальные данные позволяют более достоверно исследовать вопросы надежности ГЗУ.

Поэтому, данная диссертационная работа, которая посвящена исследованию особенностей и различных аспектов надежности ГЗУ является актуальной. Решение вопросов надежности ГЗУ открывает новые возможности в оптимизации структуры и улучшении технических параметров и характеристик ГЗУ.

Цель диссертации: разработка теоретических основ, методов структурной организации и проектирования высоконадежных и эффективных голографических запоминающих устройств для современных вычислительных и информационных систем.

Основные задачи диссертационной работы вытекают из поставленной цели и сформулированы следующим образом:

- разработать теоретические основы надежности и общий подход к проектированию высоконадежных ГЗУ;

- исследовать характер и природу возникновения ошибок и отказов в ГЗУ, разработать методы и средства расчета ошибок в каналах записи, считывания и в процессе хранения информации;

- разработать методы анализа и оценки надежности ГЗУ и комплекс методов и средств, позволяющих достигнуть требуемого уровня надежности функционирования ГЗУ с учетом их конструктивных, схемотехнических и структурных особенностей;

- разработать методы синтеза, структурной организации и инженерного проектирования ГЗУ с учетом фактора надежности;

- создать и обосновать методику оценки надежности записи, считывания и хранения страничной информации;

Научная новизна: В результате проведенных исследований предложен метод проектирования ГЗУ с учетом фактора надежности. Этот метод назван структурно-параметрическим. Особенность его заключается в том, что при определении критериев надежности ГЗУ учитывается, с одной стороны, обобщенная структура ГЗУ, а с другой - алгоритм функционирования, структура данных и конструктивные особенности ГЗУ.

Совокупность проведенных исследований, направленных на создание основы теории надежности ГЗУ, позволила решить проблемы поиска и разработки принципов и методов организации ГЗУ с повышенными показателями надежности функционирования. Принципиальной особенностью предложенного метода является сочетание методов оценки и повышения надежности на всех конструктивных уровнях и этапах проектирования ГЗУ.

Особенность структурно-параметрического метода заключается в том, что он позволяет учитывать фактор надежности на всех этапах проектирования ГЗУ. Этот подход позволяет найти также соответствие алгоритма, структуры данных, параметров и характеристик технических средств, чтобы оптимизировать целевую функцию надежности ГЗУ.

Методы исследования: общей методологией проведения исследований и разработки служит системный подход. Решения задач диссертационной работы основываются на комплексном использовании ключевых положений следующих фундаментальных теорий: теории дифракции, теории Фурье-оптики, теории надежности, теории алгоритмов, теории графов, машинного моделирования, теории оптимизации, интегрального исчисления, численных методов и общей теории проектирования средств вычислительной техники.

Благодаря использованию совокупности указанных теорий появились новые возможности для эффективного решения задач анализа, оптимизации и проектирования высокоэффективных ГЗУ на современной и перспективной элементной базе.

В качестве инструмента при решении указанных задач использованы современные персональные компьютеры, языки программирования высокого уровня, набор прикладных программ, реализующих предложенную стратегию и алгоритмы проектирования памяти.

НАУЧНАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ.

Применение предложенных методов исследования и проектирования позволяет снизить аппаратные и временные затраты при создании высоконадежных ГЗУ. Использование теоретических результатов при организации ГЗУ повышает их эксплутационную надежность.

Полученные расчетные данные о характере и частоте сбоев, возникших в оптических, электронных и электромеханических каналах ГЗУ, дают возможность эффективного применения разновидностей методов оценки и повышения характеристик ожидаемой надёжности проектируемых ГЗУ.

Разработанные аппаратные и программные средства повышения надежности ГЗУ позволяют использовать эффективные методы в зависимости от типа ошибок.

Разработанные методики расчета надежности ГЗУ, ориентированные на автоматизацию проектирования и исследования получили алгоритмическую и программную реализацию.

Создание совокупности методов проектирования, структурной организации и оценки параметров ГЗУ, доведенных до простых инженерных реализаций, позволяет как разработчику, так и потребителю оперативно (с допустимой точностью) определить возможные конфигурации ГЗУ и оценить ее ресурсы.

Применение предложенного подхода к проектированию ГЗУ обеспечивает создание высокоэффективных средств хранения информации различных рангов сложности. Использование разработанной элементной базы позволяет создать ГЗУ обладающими новыми свойствами, которые позволяют качественно и количественно улучшить основные характеристики ЭВМ и вычислительных систем.

Совокупность предложенных методик с программными и техническими средствами проектирования памяти являются эффективным инструментом автоматизации проектирования.

Разработанные методы оценки надежности ГЗУ дают возможность на этапе проектирования производить сравнительный анализ различных вариантов построения ГЗУ с точки зрения обеспечения заданной информационной надежности, а также выдать рациональную стратегию технического обслуживания ГЗУ.

Разработанный комплекс методов повышения надежности ГЗУ отличается малой аппаратурой и временной избыточностью и может быть использован для повышения надежности ЗУ и других типов.

Основные результаты, полученные в диссертационной работе, внедрены на ряде предприятий, что подтверждается соответствующими актами.

В Кыргызском техническом университете и Жалал-Абадском государственном университете в учебном процессе использованы модели ГЗУ, адекватные вероятностным процессам функционирования, алгоритмы и программы расчета показателей надежности ГЗУ; подсистемы ППП инженерных расчетов ГЗУ и расчета параметров ГЗУ, позволяющих повысить качество проектирования. Результаты исследований использованы в курсах по изучению основы проектирования устройств ЭВМ, технических средств САПР, периферийных и запоминающих устройств, при постановке лабораторного практикума, в НИР студентов, в курсовом и дипломном проектировании.

Диссертация является обобщением результатов, полученных на кафедрах ЭВМ Кыргызского технического университета в г. Бишкек и "Информатики и вычислительной техники" Жалал-Абадского государственного университета, в лаборатории "Микроэлектроника" Института энергетики и микроэлектроники Южного отделения НАН КР в процессе выполнения под научным руководством и при непосредственном участии автора в течение 1980-1996 годов.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

Надежностная модель и основы теории структурно-параметрического подхода к проектированию ГЗУ, структурно-параметрическая модель и общая стратегия проектирования ГЗУ с учетом фактора надежности:

- методы синтеза и инженерная методика проектирования технических средств ГЗУ с учетом критериев достоверности функционирования;

- математтеские модели и уравнения работоспособности ГЗУ, позволяющие анализировать надежность ГЗУ;

- критерии информационной надежности и методика расчета вероятностей правильного считывания страницы данных из ГЗУ;

- марковские модели функционирования устройства набора страницы входных данных;

- методики оценки влияния движения носителя информации в моменты записи голограмм и считывания информации с голограмм на информационную надежность ГЗУ;

- методики расчета информационной емкости и быстродействия ГЗУ и их влияния на надежностные показатели;

- методика построения области устойчивой работы ГЗУ;

- структура организации двухуровневой ассоциативной памяти, способы и элементная база обработки страничных данных;

- методика оценки влияния смещения информационных пучков из-за аберрации оптической системы на достоверность считывания входной страницы данных (ВСД);

- методика расчета параметров фотоматрицы (ФМ) с учетом фактора надежности;

- методика определения структуры световых волн, возникающих при восстановлении изображения с фазовых и амплитудных голограмм;

- математическая модель оптического коммутационного элемента и методика расчета помех, возникающих при коммутации оптических сигналов;

- математическая модель оптического бистабильного элемента.

Апробация работы: Основные положения диссертации докладывались на 12 Республиканских и 22 Всесоюзных и международных конференциях и семинарах, в частности, на 4-ой Всесоюзной конференции по голографии (Ереван, 1982); Всесоюзной школе-семинаре "Перспективные разработки устройств ЭВМ" (Фрунзе, 1984), Всесоюзной конференции "Функциональная оптоэлектроника в вычислительной технике и устройствах управления" (Тбилиси, 1986); 3-ей Всесоюзной конференции по вычислительной оптоэлектронике "Проблемы оптической памяти" (Ереван, 1987); 2-ой Всесоюзной научно-технической конференции по функциональной оптоэлектронике (Вильнюс, 1987); Всесоюзной конференции по радиооптике (Тбилиси, 1985); 4-ой Всесоюзной школе по оптической обработке информации (Киев, 1984); 1-ой Всесоюзной конференции по оптической обработке информации (Ленинград, 1988); 8-ом координационном совещании "Развитие методов проектирования и изготовления интегральных запоминающих устройств" (Москва, 1991); 1-ой Всесоюзной конференции по радиооптике (Фрунзе, 1981);.

Soviet-chinese joint simenar "Holographau end optikal information proce ssing" (Scjshoip-91),September, 21-26, 1991.

Публикация: По материалам диссертации опубликованы 53 печатные работы, в том числе монографий "Проектирование высоконадежных голографических запоминающих устройств", "Оптические накопители цифровой информации". Из совместных работ в диссертацию включены результаты, полученные непосредственно автором или под его научным руководством.

Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, 7 глав и заключения. Она содержит 323 страниц, включая 138 рисунков, 7 таблиц и список литературы, который содержит 26 1 наименований и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, представлены основные результаты, показана их новизна, научная и практическая ценность, кратко изложена структура диссертации и формируются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассматриваются особенности архитектуры, структурной организации и элементной базы ГЗУ с точки зрения надежности функционирования. Исследуются основные источники помех, шумов, искажения информационных сигналов и факторы, влияющие на надежность ГЗУ. Изучены основные особенности надежности ГЗУ. Исследованы основные причины и характер отказов в элементах и устройствах ГЗУ. Показано, что информационная надежность ГЗУ зависит от большого количества технологических, схемотехнических, конструктивных, режимных, электрических и механических факторов. Высокая надежность функционирования ГЗУ обеспечивается с помощью комплекса методов, применяемых на различных этапах проектирования, изготовления и эксплуатации.

Существуют различные варианты организации ГЗУ, которые различаются между собой технической базой и пространственным расположением структурных элементов.

Последние типы ГЗУ разрабатываются на новой современной элементной базе, которая обеспечивает оптимальные структуры и улучшение основных системных параметров и характеристик ГЗУ. Надежность записи, хранения и считывания информации в ГЗУ во многом зависит от элементной базы и структурной организации. Использование новой современной элементной базы и изменение в связи с этим

структуры ГЗУ требует разработки новой методики анализа и синтеза структуры ГЗУ с учетом этих факторов.

В таких оптических системах, как ГЗУ, большое значение имеет пространственное взаимное расположение, геометрические размеры и юстировка элементов и узлов. Эти факторы свидетельствуют о том, что исследование надежности ГЗУ наряду с традиционными методами требует разработки новых методов и подходов.

Для исследования и разработки теории надежности рассмотрены основные особенности элементной базы, принципы организации и функционирования современных ГЗУ и основные факторы, влияющие на надежность ГЗУ. Показаны основные особенности элементной базы, оптической и структурной организации типовых структур современных ГЗУ.

Вопросы надежности ГЗУ и достоверности записи, считывания и хранения информации представляют собой сложные задачи, так как их структура имеет, как показано выше, ряд особенностей, обусловленных следующими факторами:

- ГЗУ состоит из множества квантовых, оптических, электронных и механических блоков и узлов, принципы действия которых основаны на различных физических явлениях;

- Каналы, по которым проходит цифровая информация при записи и считывании, являются комбинированными, т.е. электрические сигналы сочетаются с оптическими или наоборот. Соответственно, на различных участках каналов информация принимает вид то электрических, то оптических сигналов;

- Запись, хранение и считывание информации производится в виде страницы данных, что значительно осложняет контроль надежности записи, хранение и считывание информации;

- Элементы и узлы характеризуются различными неидентичными характеристиками и параметрами, обладают нелинейностью характеристик, рабочие параметры имеют большие разбросы;

- Между записью и считыванием очень часто происходит временной разрыв, т.е. считывание осуществляется через большой интервал времени после записи, что не дает возможности определить, на каком этапе произошла ошибка (на этапе записи, хранения или считывания).

- В отличие от традиционных типов памяти в ГЗУ информация распространяется во времени и пространстве.

Исследование и обеспечение необходимого уровня надежности ГЗУ требует выбора и количественной оценки показателей надежности. Эффективность проектирования высоконадежных ГЗУ обусловлена

выбором и точностью определения значений показателей надежности ГЗУ аналитическими методами на ранних этапах и экспериментальными методами на последующих этапах проектирования.

При оценке надежности ГЗУ можно использовать показатели надежности, аналогичные традиционным, но при этом необходимо учесть следующие особенности ГЗУ:

- Топологическая структура ГЗУ имеет существенное значение, т.к. взаимосвязь между структурными элементами осуществляется с помощью оптических лучей. Для точного направления оптических лучей от источников в конкретную область пространства используются различные оптические элементы и методы. Поэтому от взаимного расположения оптических и друпгх элементов в пространстве зависят точность и своевременность передачи оптических лучей, т.е. надежность работы ГЗУ. Для анализа топологии ГЗУ можно использовать ориентированные графы, которые отражают логическую связь, расстояния и пропускную способность канала связи между элементами и устройствами ГЗУ.

- ГЗУ имеет большое количество каналов, по которым передается информация. Стохастические модели ГЗУ должны характеризовать потоки отказов и восстановлений элементов и узлов, входящих в различные каналы прохождения информации. Эти модели характеризуют надежность и способность ГЗУ сохранять заданные пути связи и передачи информации между различными элементами и устройствами.

Для анализа информационной надежности ГЗУ структурно можно разделить условно на две структурные части: оптическая часть и оптоэлектроника обрамления. Оптическая часть состоит из оптических линз, поверхностей и других различных элементов, предназначенных для преобразования, адресации оптических лучен и изменения их пространственного расположения и распределения интенсивности. Оптоэлектроника обрамления предназначена для генерирования и формирования управляющих и режимных сигналов токов и напряжений оптоэлектронных и электронных устройств.

С точки зрения надежности, необходимо отметить, что оптическая часть, которая состоит из оптических элементов, обладает высокой степенью устойчивости к полным отказам.

Элементы сопряжения имеют более высокое рабочее напряжение, поэтому из-за тяжелых режимов работы и неотработанности технологии имеют низкую устойчивость к полным отказам. Электроника управления состоит из обычных интегральных схем.

Поэтому надежность ГЗУ по полным отказам определяется в основном надежностью оптоэлектроники обрамления.

Информационная надежность ГЗУ зависит от множества различных факторов. Для анализа информационной надежности ГЗУ представлено в виде системы, которая характеризуется совокупностью входных и выходных параметров.

Входными являются такие параметры ГЗУ, которые оказывают влияние на выходные. Выходными называются такие параметры, которые позволяют оценить информационную надежность ГЗУ. ГЗУ считается работоспособной, если ее выходные параметры находятся в определенном диапазоне при этом следующие важные задачи:

- обеспечение требуемых ограничений на выходные параметры и характеристики ГЗУ;

- определение предельных значений входных параметров и характеристик из условия выполнения требуемых ограничений на выходные.

Входные и выходные параметры показаны на рис. 1.

Для обеспечения требуемого уровня информационной надежности значения выходных параметров должны лежать в определенном диапазоне.

Требуемые значения выходных параметров и характеристик ГЗУ и ограничения на них на этапе проектирования, производства и эксплуатации обеспечиваются различными методами.

Используя эти методы комплексно, учитывая фактор надежности на ранних этапах проектирования, производства и эксплуатации, можно достичь и обеспечить требуемый уровень надежности ГЗУ.

Во второй главе исследуются влияние информационной емкости и быстродействия на надежность функционирования ГЗУ. Исследованы влияния движения носителя информации в моменты записи голограмм и считывания информации с голограмм. на качество восстановленного изображения ВСД.

Надежность детектирования входной страницы данных во многом связана с такими системными параметрами ГЗУ, как быстродействие и информационная емкость. Повышение быстродействия, плотности размещения информации и информационной емкости ГЗУ, как правило, снижает надежность детектирования ВСД.

Повышение производительности в ГЗУ достигается движущимся в момент экспонирования носителем, что связано с исключением потерь времени на позиционирование и успокоение системы.

Повышение производительности ГЗУ при движении носителя информации в моменты записи и считывания сопровождается ухуд-

Рис. 1

шением качества восстановленного изображения ВСД, что снижает достоверность считывания информации.

Исследование процесса записи двумерной информации на равномерно движущийся носитель позволяет установить оптимальные условия, при которых уширение считанного сигнала минимально, что необходимо для достижения минимизации вероятности ошибок.

В качестве носителя информации в большинстве случаев используются оптические диски, ленты и цилиндры. При разработке ГЗУ с подвижными носителями (ГЗУ с ПН) информации необходимо решить проблемы расчета их параметров и характеристик.

Получено выражение, которое адекватно описывает распределение комплексной амплитуды света в восстановленном изображении ВСД и может быть использовано при исследовании и оптимизации параметров и характеристик ГЗУ с ПН.

ехр

л к & &

288К £ 8(п>'»Ып>т)г1М,

Х» + Р,

Уо + Р,

где

Р, Р,

2

V,

2

V К

Хо= Д Хи> 7„= Д р, = ^; т = / ¿ Г;

с1, - диаметр отверстия входного транспаранта; Я1 - расстояние между отверстиями ; п, т - соответственно номера столбцов и строк регулярной сети транспаранта, на пересечении которых находится информационная точка;

g(n,m) - функция, характеризующая распределение информации на входной странице, g(n,m)= О V I;

Mi(Qi) - число столбцов (строк) страницы входных данных; А и R -амплитуды объектной и опорной световых волн; X - длина волны света; f - фокусное расстояние Фурье-объектива; у - угол падения опорного светового пучка; хн и ун - пространственные координаты в плоскости регистрации голограммы; Л) - функция Бесселя. V, V3 и V2. V4 - скорости изменения координат хи и ун при записи и считывании информации.

Результаты экспериментальных исследований подтвердили правильность и адекватность полученных математических формул.

Для оценки максимального быстродействия ГЗУ с ПН информации необходимо определить максимально возможную скорость перемещения носителя информации за время экспонирования при записи голограммы.

Интерференционные полосы представляют собой прямые линии, и углы наклона интерференционных полос зависят от координат информационных точек во входной странице данных. Центральная информационная точка ВСД (точка с координатами п=16, пт=16) создает интерференционные полосы, почти параллельные с осью х. Крайние информационные точки (точки с координатами 1,1; 1,32; 32,1; 32,32) создают интерференционные полосы имеющие большие положительные и отрицательные углы наклона.

Степень "смаза" интерференционных полос зависит от их ориентации на поверхности носителя информации, характера и скорости движения носителя информации.

При движении носителя информации интерференционные линии фиксируются в виде сильно вытянутой по радиусу полоски и чем больше скорость движения носителя информации и время экспонирования информации, тем больше искажения интерференционных полос.

Чтобы искажения восстановленного изображения ВСД были минимальными, необходимо, чтобы интерференционные полосы располагались вдоль направления движения.

При движении носителя информации, за время экспонирования ни одна интерференционная полоса не должна сместиться до положения соседней полосы, занимаемого ею в начале движения, то есть не должна пройти расстояние, равное периоду интерференционных полос.

Характер смещения интерференционных полос зависит от типа носителя. При ленточном носителе интерференционные полосы смещаются в одном направлении, а при дисковом носителе интерференционные полосы смещаются по окружности и скорость смещения

интерференционных полос зависит от радиуса информационных дорожек.

Исходя из этих условий разработана методика позволяющая определить быстродействие ГЗУ с ПН информации с учетом характера и скорости движения носителя информации.

Информационные дорожки на поверхности диска могут быть расположены либо в виде концентрических окружностей, либо в виде спиралей. Максимальное количество голограмм на одной поверхности диска, когда информационные дорожки расположены в виде концентрических окружностей, можно определить как

гл[r<¡+kd^ + (k-\)d]

где

^ - количество информационных дорожек; г0 - радиус первой информационной дорожки; гВц - радиус внешней информационной дорожки; Т-период вращения диска; тэ -время экспозиции голограммы; с!=с1, +с13. Информационные дорожки в форме спирали могут быть расположены в виде спирали Архимеда или в виде логарифмической спирали. Радиусы информационных дорожек в случае спирали Архимеда:

1 , Г = --Г ,<Р к '>

2

Ж

в случае логарифмической спирали

г ,е х р

к

1п

1 +

I у

(р к ;

где с1 Г| - радиус внутренней информационной дорожки;

(р - полярный угол. Значения этого угла лежат (Н2л; к - порядковый номер витка спирали, к-14-т. Максимальное число голограмм на одной поверхности диска определяют следующим образом:

N = ± -^

с1 , + /< у-+ с1 :

где 1|< - длина к-й петли спирали.

Для расчета длины петли ее разбивают на Ь равных частей. Длину к-го участка петли вычисляют как:

1к X/ Iк!'

/ = 1

где

/„ - ^п, + г!,-, + 2г*,г„-,соз(А

д?> - количество разбиений длины петли спирали;

Дф - полярный угол между радиусами.

Величину этого угла выбирают, исходя из точностей вычисления длины ¡-го участка петли. Чем меньше этот угол, тем выше точность вычисления.

Для оценки надежности записи и считывания информации в ГЗУ с Г1Н информации необходимо оценить влияние движения носителя на качество восстановленного изображения ВСД. "Смаз" интерференционных полос приводит к искажению восстановленного и зображения ВСД, т.е. к уширению информационных точек восстановленного изображения. Рассмотрим графаналитический метод оценки влияния "смаза" интерференционных полос на качество восстановленного изображения страницы данных.

Пусть интерференционные полосы, имеющие направление линии ЬК (рис.2) соответствует оптическому лучу А, исходящему из информационной точки (п,ш), где п, ш-координаты этой информационной точки. При падении считывающего пучка А(п,гп) на голограмму возникает оптический луч С, восстанавливающий изображение исходной информационной точки. Направление восстановленного луча С(п,т) определяется по законам падения и отражения оптических лучей от поверхности интерференционных линий. При записи информации на движущийся носитель за время экспозиции интерференционные полосы

смещаются и в зависимости от характера движения носителя изменяется их ориентация на плоскости.

Рис. 2

Линия Ь' К' Осоответствует положению интерференционной полосы после перемещения носителя информации за время экспозиции I э. Из рис.2, можно составить рис.3 отражающий степень изменения направления восстановления луча. Из рис.3 видно, что у=а+р. Для случая дискового носителя:

В = 2 71

Т

где Т - время вращения дискового носителя. Угол между восстановленными лучами С(п,т) и С1(п,т) равен

у^у-а+р.

Величина у1 характеризует степень расширения восстановленного изображения информационной точки.

За восстановленное изображение информационного бита примем след, оставленный световым пятном, диаметром <Зо=К.1(1 ь прошедшего от точки А до точки А', где К, - масштабный коэффициент, характеризующий голографическое изменение размеров восстановленного изображения.

Преимущество граф-аналитического метода в том, что этот метод позволяет точно оценить изменение формы (по поперечному сечению) восстановленного изображения бита информации, исходя из особенности движения информационного носителя.

В третьей главе теоретически исследуются структура и влияние различных оптических помех на характеристики ВСД в зависимости от геометрических и информационных параметров голографической памяти, а также основные факторы, от которых зависят структура, параметры и характеристики информационных сигналов и помех.

Одним из основных факторов помех является нелинейность регистрации голограммы. Шум, обусловленный нелинейностью регистрации, проявляется в возникновении ложных изображений, подобных входной странице, которые, накладываясь на истинное изображение, могут привести к появлению ложных единиц.

Как известно, голограммы бывают амплитудными и фазовыми. Голограммы первого типа осуществляют преимущественно амплитудную модуляцию ,а второго типа преимущественно фазовую модуляцию восстанавливающей волны.

Фазовые голограммы могут иметь высокую ДЭ с низким уровнем шумов, без заметных нелинейных искажений.

Для повышения информационной надежности ГЗУ очень важно определение условий, обеспечивающих минимальный уровень шумов, обусловленных нелинейностью регистрации голограммы.

Важной характеристикой отклика регистрирующей среды, удобной для анализа процессов записи и восстановления голограмм, является, либо график зависимости комплексного амплитудного пропускания I от экспозиции Е, называемая также I - Е - кривой, либо фазовая характеристика.

Показано, что из-за нелинейности амплитудных и фазовой характеристики регистрирующей среды возникают световые волны имеющие различные пространственные направления распространения. Разработаны методики позволяющие количественно оценить интенсивности световых волн отдельных компонентов. Определено отношение интенсивностей полезного сигнала и помех что необходимо для определения достоверности считывания ВСД.

Устройство набора страниц (УНС) является одним из важнейших компонентов ГЗУ и служит для пространственной модуляции светового пучка по амплитуде, фазе или поляризации.

Существуют различные подходы к конструированию УНС, зависящие от используемых материалов, однако модели УНС с удовлетворительными характеристиками удалось построить лишь на элементах имеющихся гистерезисные характеристики.

Рассмотрены модели УНС на РЬ2Т-керамике и жидких кристаллах. В случае РЬ2Т-керамики каждый элемент УНС работает как электрооптический модулятор амплитуды проходящего светового пучка.

Адресация любого элемента УНС производится двумя импульсами напряжения полувыборки Ур по принципу совпадений. При записи информации 1 и 0 на поляризационный элемент (ПЭ) УНС, расположенный на пересечении выбранных координатных шин х и у, действуют полные импульсы напряжения выборки Уп, а на элементы УНС, расположенные вдоль шин х и у, действуют импульсы напряжения полувыборки Ур.

Обычно состояние с остаточной поляризацией принимается за двоичную единицу (" 1"), а деполяризованное (Р=0) - за двоичный нуль ("О").

При наборе страницы элементы УНС подвергаются воздействшо импульсов напряжений V,, и Ур различной полярности и случайной последовательности. Поскольку Уп и Ур имеют стандартные амплитуды и

длительности, можно предположить, что каждому из двух устойчивых состояний 1 и 0 элемента УНС могут соответствовать различные значения остаточной поляризации в зависимости от серии предшествующих возбуждающих импульсов напряжений У„ и Ур.

Если рассматривать состояния элемента УНС как блуждающую точку, переходящую из одного состояния поляризации в другое под действием импульсов напряжений Уп и Ур, можно написать матрицу условного перехода элемента УНС из одного устойчивого состояния поляризации в другое. Предположим, таких состояний в каждом устойчивом состоянии четыре. В принципе можно рассмотреть любое количество состояний.

На рис.4, представлена ориентированная граф-схема условного перехода ПЭ под действием импульсов напряжения У„ и Ур. На вершинах граф-схемы расположены устойчивые состояния ПЭ, на ветвях указаны полярность и величина возбуждающего напряжения. Стрелкой указано направление перехода. Рассматривая процесс перехода ПЭ как эргодический марковский процесс, заменяя элементы матрицы вероятностью возбуждения ПЭ соответствующим импульсом напряжения, получим стохастическую матрицу перехода ПЭ из одного устойчивого состояния в другое.

Предложенная марковская модель элемента УНС позволяет определить статистические параметры пространственно модулированного объектного пучка, что необходимо для наиболее точного определения степени достоверности считывания ВСД.

Рассмотрено влияние конкретной информации, сформированной на входной странице, на величину информационных сигналов 1 и 0 и помех. Так как интенсивность объектного пучка прямо пропорциональна хемминговскому весу входной страницы, экспозиционное отношение меняется от странице к странице, вследствие чего качество голограмм оказывается различным. Голограммы однородного качества получаются при кодировании каждого бита информации двумя соседними информационными точками, когда 1 кодируется наборами 10, а 0 - 01.

Для того, чтобы определить зависимость интенсивности оптических информационных сигналов 1 и 0 от информации в ВСД.

Состояния пары информационных точек (ПИТ) взаимосвязаны, т.к. они находятся на общей координатной шине X и У. При освещении УНС ПИТ в зависимости от состояний информационных точек пропускают различные количества оптического луча.

ПИТ можно представить как систему, имеющую четыре возможных устойчивых состояния: А) В^ А] В0, А0В|, Ао В0. Под действием

Рис. 4.

импульсов напряжений полувыборки ПИТ либо остается в прежнем состоянии, либо переходит в новое устойчивое состояние. Ориентированные граф - схемы условного перехода ПИТ из одного устойчивого состояния в другое показаны на рис.5.

Рассматривая состояние ПИТ как блуждающую точку, переходящую из одного устойчивого состояния в другое под действием импульсов напряжений полувыборки можно вычислить вероятности нахождения ПИТ в различных состояниях, что необходимо для определения статистических параметров объектного пучка.

К оптическим системам ГЗУ предъявляются наиболее жесткие требования в отношении качества формируемых ими изображений. Качество формируемых изображений определяется аберрациями. Большие абер-

рации вызывают резкое понижение плотности и емкости хранения, а также надежности считывания информации.

Из-за аберраций возникают трудности достаточно точного совмещения опорного и информационного световых пучков по всей апертуре носителя информации.

Поэтому возникает необходимость знать влияние аберраций оптической системы на информационные параметры ГЗУ и допуски на них.

Основное влияние, как известно, оказывают первичные аберрации: сферическая аберрация, кома, астигматизм, кривизна изображения и дисперсия.

Из перечисленных видов аберраций к смещению восстановленного изображения информационных точек от центра активных площадей фотодиодов приводят боковые сдвиги, астигматизм, фокусный сдвиг.

Получено выражение, позволяющее численно оценить влияние аберрации оптической системы записи и чтения ГЗУ на величины и характеристики оптических информационных сигналов 1 и 0.

Рис. 5.

71 <£н л л г>2 I П^М^в

и п{хо>уи) = АК-

м,о,

ехр

Хк

У^Р,

Ш + 2 л ы

Хо

►А

А/,+»У 1

2

где ^'з = М/20 + W22 + \V203 + ^^^ и \Уу - боковые сдвиги

соответственно по осям х и у оптических систем записи; У/х3 и \Уу3 -коэффициенты характеризующее боковые сдвиги по оси х, у оптической системы считывания. \У2о, \У22, ^ггъ - коэффициенты,

характеризующие астигматизм и фокусный сдвиг оптической системы записи и считывания соответственно.

С помощью полученной формулы можно оценить изменение интенсивности и пространственное смещение восстановленного изображения информационных точек относительно центра активной площади ФП из-за аберрации оптической системы.

В четвертой главе рассматривается параметрическая надежность ГЗУ. Основная причина отказов в ГЗУ обусловлена постепенными отказами, возникающими вследствие дрейфа рабочих параметров элементов под влиянием внешних факторов - температуры, влажности, питающих напряжений, времени. Значения параметров ГЗУ из-за тяжелых режимов работы и несовершенства технологии изготовления элементов и узлов имеют большие разбросы от номинальных. Дрейфы параметров, обусловленные действием дестаблизирующих факторов, тоже могут быть значительными.

Параметрическая надежность определяет взаимосвязь выходных характеристик ГЗУ с параметрами составляющих его компонентов с учетом технологического разброса, температурного и временного дрейфа этих параметров.

Достоверные результаты при оценке надежности ГЗУ дает именно параметрический метод, основанный на учете взаимосвязей выходных характеристик устройства с параметрами составляющих его элементов, разбросом и дрейфом этих параметров.

Оптическая система ГЗУ очень устойчива к полным отказам. В ней в основном происходит изменение направления распространения и потери мощности световых лучей, что приводит к параметрическим отказам. В электронных и оптоэлектронных частях происходят полные и параметрические отказы. Для повышения надежности функционирования ГЗУ важное значение имеет учет особенности типов отказов, возникающих в отдельных элементах и устройствах ГЗУ.

Совокупность параметров, влияющих на работоспособность ГЗУ в данный момент времени, может быть представлена некой точкой в п-мерном пространстве этих параметров. Для обеспечения устойчивой работы эта точка должна находиться внутри области и по возможности ближе к центру, так как расстояние от этой точки до границы области определяет запас параметрической надежности. На практике построение многомерных областей при анализе надежности вызывает серьезные трудности математического плана и, кроме того, лишены наглядности. Поэтому при анализе надежности ЗУ строят плоские области устойчивой работы (ОУР) в координатах параметров, наиболее сильно влияющих на работоспособность 'ЗУ. Определяя расчетно или экспериментально ОУР, можно оценить запас надежности ЗУ, прогнозировать его работоспособность и принимать профилактические меры с целью локализации слабых мест. Таким образом, обобщенной характеристикой параметрической надежности ГЗУ является ОУР, построенная в координатах параметров, наиболее сильно влияющих на его работоспособность. При этом физический смысл ОУР ГЗУ состоит в том, что она ограничивает некоторое множество значений параметров элементов ГЗУ, в пределах которого полезный сигнал больше, а помеха меньше некоторых наперед заданных величин. Анализируя ОУР, полученные расчетным путем, можно определить запас работоспособности ГЗУ и прогнозировать его поведение при изменении условий эксплуатации. Это позволяет обоснованно выбрать структуры ГЗУ, четко сформулировать требования к элементам и выбрать параметры ГЗУ.

Данные об ОУР можно использовать для сравнения различных вариантов проектируемых устройств, определения оптимальных режимов работы, выбора допустимых изменений входных и внутренних параметров ЗУ.

Существуют экспериментальные и теоретические методы определения ОУР. Экспериментальные методы распространены наиболее широко, так как не требуют установления функциональных зависимостей выходных параметров объекта от его входных и внутренних параметров, что весьма трудоемко, а в большинстве случаев просто невозможно.

При определении ОУР ГЗУ встречается ряд дополнительных трудностей, обусловленных, в частности, большим количеством и функциональным разнообразием используемых элементов.

Однако эта задача может быть несколько упрощена. Известно, что работоспособность ГЗУ самым решающим образом зависит от оптической схемы записи и считывания голограмм, параметров и характеристик регистрирующей среды и ФГ1.

Выходными параметрами ГЗУ, по которым определяется их информационная надежность, являются восстановленное изображение ВСД и помехи.

В ГЗУ кроме выполнения условий линейной записи информации, для обеспечения достаточной глубины модуляции и минимизации значений интермодуляционных составляющих, экспозиционное отношение т.е. отношение интенсивностей предметной и опорной световых волн. С учетом всех этих ограничений разработана методика построения ОУР ГЗУ которая позволяет, исходя из характеристик регистрирующий среды и ГЗУ, определить множества значений интенсивностей объектной и опорной световых волн, при которых обеспечивается оптимальное отношение сигнал/помеха.

На рис.6, показана ОУР ГЗУ, построенная по вышеизложенной методике при различных значениях Е мин и Емах. Экспозиционное отношение изменяется в пределах 0,1 -г 1.

Параметры ГЗУ являются случайными величинами, это определяется как технологическим разбросом в процессе производства, так и

статистическим характером временного, температурного и прочих дрейфов. Соответственно и функции этих параметров также являются случайными величинами, принимающими в каждом конкретном случае то или иное значение.

Следовательно ГЗУ удовлетворяет условиям работоспособности не абсолютно, а с некоторой вероятностью.

Для оценки информационной надежности наиболее подходящими являются вероятности правильного считывания информаций 1 и 0. Эти величины зависят не только от параметров и характеристик оптической системы записи и считывания информации, но и от параметров канала считывания информации (КСИ).

Широко известные критерии помехоустойчивости устройств отношения сигнал/помеха и сигнал/шум могут быть использованы для оценки качества оптических схем записи и считывания с точки зрения надежности. Достоверность считывания информации в ГЗУ в значительной степени зависит от параметров и характеристик КСИ. Даже при больших значениях сигнал /помеха и сигнал/ шум, если параметры КСИ выбраны неудачно, достоверность считывания информации будет низкой, и наоборот при низких значениях сигнал /помеха и сигнал/ шум оптимальным выбором параметров КСИ достоверность считывания информации можно значительно улучшить.

В конечном итоге надежность ГЗУ определяется возможностью четкой дискриминации считанной информации-сигналов 1-1, и 0-10. Именно с учетом этого можно дать следующее определение ОУР, заключающееся в том, что эта область ограничивает некоторое множество значений входных параметров, в пределах которого в такте считывания в ГЗУ обеспечивается гарантированное считывания сигналов 1 и 0. ВСД степень надежности считывания информации из ГЗУ можно оценить вероятностью правильного считывания информации, и эту вероятность можно выбрать как критерий работоспособности ГЗУ.

В качестве критериев информационной надежности ГЗУ выберем вероятности правильного считывания информации 1 и 0, и вероятность правильного считывания ВСД.

Для исследования параметрической надежности ГЗУ необходимо установить взаимосвязь между критериями информационной надежности и входными параметрами ГЗУ, исследовать влияние входных параметров на критерии информационной надежности и разработать комплекс мер для обеспечения требуемых ограничений на выходные характеристики ГЗУ. Разработана методика расчета вероятности правильного считывания одного бита и входной страницы данных из ГЗУ.

Если известна вероятность возникновения информации 1 в бите то вероятность возникновения г "единиц" (М-г "нулей") вычисляется по формуле:

Рг = - О']-

где N - емкость входной страницы в битах;

Р6 - вероятность возникновения информации 1 в бите; г - количество "единиц" во входной странице. При этом ОУР ГЗУ определяют как область изменения входных параметров, при которой выходные параметры имеют требуемые значения.

Вероятность правильного считывания равна: - для оптического сигнала 1

(2=05 + Ф

- для оптического сигнала О

£?о = 0.5 + Ф

1г~ /|- А/л" 1п~ 1и.

где Ф(х) - интеграл вероятностей;

1, _

математическое ожидание порога чувствительности ФП; ,

/,>/»> 1п'1ш . математические ожидания и дисперсии

интенсивностей оптических сигналов 1,0, помехи и шумов соответственно. При восстановлении входной страницы данных возникает г "единиц" и М-г "нулей". Тогда вероятность считывания входной страницы будет равна:

А

где <3Г и (}м-г - вероятность правильного считывания Я "единиц" М-г "нулей" соответственно.

Совокупность значений работоспособности ГЗУ, то есть значения выходных параметров находится в определенных интервалах, и определяет положение рабочей точки в ОУР ГЗУ. Рабочая точка ОУР ГЗУ определяется совокупностью значений входных параметров. Каждой рабочей точке соответствует одно значение входного параметра, или совокупность значений входных параметров, если их несколько.

Под действием различных факторов рабочая точка в ОУР переходит из одного состояния в другое и может после п-переходов достичь границы ОУР.

Параметры влияющие на рабочую точку имеют случайную природу. Так как одновременно они подвержены действию множества факторов и процессов. Все эти факторы и процессы, некоррелированные и. слабокоррелированные между собой, формируют общий случайный процесс изменения положения рабочей точки в ОУР ГЗУ. Рабочая точка под действием этих факторов может совершить хаотичное движение в ОУР и после достижения границы ОУР снова возвратится в ОУР.

Для того, чтобы первое достижение рабочей точки ОУР моделировало отказ, необходимо на границе ОУР поставить граничное условие типа "поглощающий экран". В таком случае рабочая точка впервые достигнув границы ОУР, останется на границе, то есть вне ОУР. Изменение положения рабочей точки в ОУР под действием различных внешних и внутренних факторов можно представить как случайное блуждание частицы на плоскости.

Установлена взаимосвязь между критериями работоспособности и ОУР ГЗУ. Данная методика позволяет на этапе проектирования, исходя из допустимого уровня вероятности правильного считывания информации, построить ОУР ГЗУ. При этом учитываются характер зависимости изменения параметров ГЗУ от времени.

В пятой главе рассматривается элементная база ГЗУ. Принцип построения и надежность ГЗУ могут значительно отличаться один от другого и в сильной степени зависеть от конкретной элементной базы. Один из фундаментальных путей повышения надежности ГЗУ - это использование структурных элементов, обладающих современными схемотехническими и технологическими параметрами и характеристиками. Главная задача заключается в выборе оптимального сочетания физических принципов, материалов и технологии для элементной базы ГЗУ.

Использование современной элементной базы позволяет улучшить структуры, технические параметры и характеристики ГЗУ Основным элементом любого ГЗУ является пороговый или переключательный элемент, на базе которого строятся логические и запоминающие элементы. Предельная скорость операций в ГЗУ определяется временем перехода переключательного элемента из одного состояния в другое. Поэтому переключательный элемент должен обладать сильной и малоинерционной нелинейностью преобразования сигнала, обеспечивающей резкий порог срабатывания и большое быстродействие. Одним из самых перспективных оптических элементов является оптический аналог электронного транзистора - трансфазор.

Время переключения экспериментального образца трансфазора составило несколько пикосскунд (1пс=10~12с), что на два-три порядка выше, чем у электронного транзистора.

В основе работы трансфазора лежит свойство некоторых кристаллов изменять показатель преломления при увеличении интенсивности падающего на них света. При создании конструкции трансфазора была заимствована идея, заложенная в интерферометре Фабри-Перо.

На интерферометрах Фабри-Перо кроме логических элементов можно создать оптические бистабильные элементы (ОБЭ), которые могут служить в качестве структурных элементов ГЗУ.

ОБЭ имеют два и более устойчивых состояния при воздействии одного значения стационарного оптического излучения определенной интенсивности и спектрального состава. Состояние ОБЭ характеризуется коэффициентом пропускания излучения или величиной поглощаемой ими оптической мощности.

При проектировании оптических цифровых элементов на основе ОБЭ возникает необходимость в определении параметров характеристик ОБЭ при различных режимах работы.

Создана математическая модель оптического бистабильного элемента, которая позволяет теоретически исследовать его параметры и

характеристики в различных режимах работы. С помощью этой модели могут быть выражены оптимальные примеры и характеристики ОБЭ.

Задача выбора элементной базы системы доступа, использующей функциональные возможности системы доступа в ГЗУ, требует исследования принципов оптической коммутации, расчета предельного быстродействия элементов, оценки оптических потерь и путей их уменьшения.

Анализ существующих распределителей оптических сигналов показывает, что наибольший интерес представляют волноводные оптические переключатели (ВОП).

Следовательно, необходимо учитывать оптические потери при передаче световой энергии, вносимые ВОП. Обычно эти потери обуславливаются различными механизмами: рассеянием, доминирующим в стеклянных и диэлектрических волноводах, тогда как потери, обусловленные поглощением, преобладают в полупроводниках и других кристаллических материалах. Излучательные потери для прямых канальных волноводов обычно незначительны для хорошо ограниченных мод, которые находятся в условиях отсечки. Поэтому этими потерями за счет рассеяния или поглощения излучения можно пренебречь.

При исследовании оптических потерь в структурах на ВОП возникает задача расчета и анализа рассеяный оптической энергии в отдельно взятом ВОП. Наиболее существенными оптическими потерями являются потери, обусловленные поверхностным рассеянием, в свою очередь, зависящие от нескольких параметров ВОП.

Получен ряд аналитических выражений и разработана методика расчета потери световых потоков на оптических переключателях (ОП). Расчет аналитических потерь на ОП, т.е. количества ОП переключаемых одним оптическим сигналом, что имеет большое значение при синтезе логических структур из ОП.

Методом компьютерного моделирования были исследованы: зависимости оптических потерь от: длины активного участка, толщины волноводов, коэффициента связи от управляющего напряжения ВОП.

По результатам расчетов можно сделать выводы, что оптические потери будут иметь место при любой критической длине волновода, причем величина потерь одинаково изменяется на всей активной длине волновода, имея более плавный переход для волноводов с большей шириной. Для волноводов, реализованных на подложке из ОзАб, лучше выбрать меньшее значение толщины волновода, что обус-

лавливает меньшие оптические потери, а для волноводов на основе 1Л1^Ь03- наоборот.

С повышением быстродействия и увеличением производительности ГЗУ проблема передачи информации становится особенно актуальной, поскольку дальнейшее увеличение производительности вычислительных устройств, распараллеливание каналов передачи информации на традиционной элементной базе в значительной степени сдерживается наличием электрической связи. Как было отмечено выше, переход к оптическим связам (с помощью световодов или голограмм), не выносящим запаздывания при передаче сигналов и не создающим взаимных помех даже при их пересечении, позволяет преодолеть принципиальные ограничения на быстродействие и объем обрабатываемой информации. Важно отметить, что система оптических связей может быть сделана программируемой. Это существенно расширяет возможности ГЗУ, позволяет также оптимизировать их архитектуру, в которой благодаря произвольной организации связей минимизируется аппаратная часть, причем структура связей может даже динамически перестраиваться под конкретную задачу.

Показано, что использование оптических коммутационных элементов значительно улучшает структуру и повышает достоверность функционирования ГЗУ.

Рассмотрены объемные голографические элементы, соединяющие большое количество входных и выходных элементов и имеющие минимальные перекрестные помехи.

Полученные математические выражения позволяют оценить возможности объемных голографических схем соединений, содержащих очень большое число элементов.

В оптических схемах соединений, содержащих большое количество элементов, возникает необходимость в оценке возникновения перекрестных помех (ПП). Знание характеристик этих помех позволяет выбрать наилучшие геометрии и режимы коммутации оптических сигналов.

В оптоэлектроных системах обработки цифровой информации ФП выполняют роль элементов связи оптических и электрических цепей, преобразуют оптический сигнал кодирования цифровой информации в амплитудный электрический код.

К снижению отношения сигнал-шум при считывании информации в ГЗУ приводят ошибки позицирования , т.е. несовпадение позиции восстановленного информационного луча с активной площадью ФП. При несовпадении профиля считывающего луча с формой активной

площади ФП часть лучистой энергии попадает в область вне активной площади ФП. Соответствующим образом снижается сигнал на выходе ФП при считывании 1 информации. Ошибки позицирования зависят от формы профиля информационного пучка и формы активной площади ФП.

Конфигурация информационных пучков по сечению и формы активной площади ФП могут быть произвольными, но наиболее технологичными являются прямоугольные или круговые формы. На практике могут встречаться следующие сочетания форм информационных пучков и активной площади ФП : прямоугольник - круг, прямоугольник -прямоугольник, круг - круг.

Для сочетаний прямоугольник-круг и прямоугольник - прямоугольник рассматриваются смещения информационных пучков либо по одной из координат, либо по диагонали прямоугольника. В начале смещения центры информационных пучков и активной площади ФП совпадают и эта точка является началом координатных осей. Стороны прямоугольника проходят параллельно координатным осям. Размеры информационных пучков и активной площади имеют различные соотношения. Смещение по диагонали прямоугольника оказывает наиболее сильное влияние, причем степень влияния зависит от соотношения размеров информационного пучка и площади активной области ФП.

Смешение информационных пучков относительно активной области ФП оказывает слабое влияние, когда информационные пучки ФП имеют круговые формы. При сочетаниях прямоугольник - круг, прямо-угольник-прямоуголышк , если направление смещения совпадает с одной из координат, то уменьшение тока ФП становится значительным.

Изменение пространственной ориентации информационных пучков относительно координатных осей и 1гх не осевое смещение приводит к значительному уменьшению тока ФП. При сочетании круг-круг изменение пространственных информационных пучков и любое смещение на плоскости активной площади ФП одинаково влияет на величину тока ФП. Необходимо отметить, что при одном и том же уровне смещения в случае круг-круг площадь прикрытия значительно больше, чем в других случаях.

Параметры ФП имеют большие разбросы, обусловленные технологическими факторами при производстве и действием дестабилизуругощих факторов окружающей среды. Поэтому определение оптимального значения и области допустимых значений порога чувствительности ФП для выбранной структуры оптического блока ГЗУ (при конкретных зна-

чениях оптических сигналов 1 и 0 и помехи ) является очень важным для выбора конкретного типа ФП при построении ГЗУ.

Разработана методика определения оптимального значения и области допустимых значений порога чувствительности ФП исходя из требований к надежности считывания информации из ГЗУ.

В шестой главе рассмотрена структура ГЗУ-ЭВМ, ориентированная на предварительную обработку страницы данных. Исследуются электронные схемы и структуры устройств, реализующих параллельную запись, многооперационную и ассоциативную обработки страницы данных.

При использовании ГЗУ в современных ЭВМ возникает необходимость в разработке специальных аппаратных средств обработки страницы данных, обусловленные следующими очень важными факторами:

- главная особенность ГЗУ по сравнению с ЭВМ в том, что информация ГЗУ представляется в виде страницы данных, т.е. в виде матрицы битов. При чем страницы данных имеет различные конфигурации и размеры;

- обработка информации в ЭВМ происходит пословно, т.е. страница данных обрабатывается последовательно, слово за словом. Последовательное считывание страницы данных из ГЗУ с записью в ОЗУ и ее последующая обработка процессором требует много времени.

При этом выполнение вспомогательных, не связанных непосредственно с обработкой информации, операции занимает слишком много времени. Для повышения эффективности использования ГЗУ необходимо сочетать страничное представление информации с пословной обработкой информации в ЭВМ. Благодаря успехом технологии интегральных микросхем, наряду с улучшением технических параметров и характеристик значительно расширились логические возможности БИС, СБИС, непрерывно снижается их стоимость. Поэтому задачи выполняемые ранее программными способами, все чаще стали реализоваться аппаратными средствами. Появилась возможность разработать на базе БИС и СБИС аппаратные средства обладающие минимальной структурой и способные с большой эффективностью обрабатывать страницы данных большой емкости и различной конфигурации.

Уменьшение времени процессорной обработки страницы данных можно произвести ее предварительной обработкой и тем самым создать структуры максимально ориентированной на обработку страницы данных.

Предварительная обработка позволяет отселектировать страницы данных и передать в ЭВМ информацию требующую только процессорной обработки. Таким образом ЭВМ освобождается от выполнения непроизводительных или малополезных вспомогательных операций, и тем самым оптимально используются дорогостоящие аппаратные и программные ресурсы ЭВМ, что позволяет повысить эффективность обработки информации.

Использование предварительной обработки может значительно повысить производительность ЭВМ и вычислительных систем при выполнении задач машинной графики, параллельные матричные вычисления, распознавания образов, система управления базами данных. Для предварительной обработки страницы данных в ГЗУ может быть использованы следующие методы:

1. уменьшение времени считывания с ФМ страницы данных;

2. параллельная запись и обработка страницы данных в ЗУ;

3. использование программно настраиваемых универсальных модулей.

Предложены структуры ГЗУ-ЭВМ, реализующие указанные методы.

Разработаны электронные схемы элементов памяти ЗУ позволяющие реализовать параллельную запись и многооперационную и ассоциативную обработку страничной информации в ЗУ. Подробно описаны принципы и особенности функционирования этих элементов.

В седьмой главе исследуются процессы записи страничной информации на фототермопластические носители (ФТПН). Разработаны модели голографических накопителей и электронно-измерительная аппаратура, позволяющие экспериментально исследовать процессы записи и считывания информации на подвижные ФТПН.

Успех в области создания систем оптической информации в значительной степени связан с разработкой регистрирующих сред и методов записи информации.

Все основные параметры и характеристики ГЗУ, в том числе и надежность зависят от оптических свойств регистрирующего материала, структуры и технической возможности аппаратуры обработки страничной информации. Регистрирующий материал (носитель информации) является основным компонентом ГЗУ и служит для регистрации и хранения данных, представленных в голографической форме. Существующие регистрирующие материалы чувствительны

только к интенсивности света и изменяют свои оптические свойства в соответствии с ее пространственным распределением.

Галогенидосеребряные фотоматериалы нашли широкое применение в.голографии благодаря высокой светочувствительности и разрешающей способности, а также доступности, но эти фотоматериалы не допускают перезаписи. К числу регистрирующих сред, в которых сочетаются постоянство хранения, возможность стирания и повторной записи, относятся термопластические материалы. В отличие от других обратимых материалов для получения голограмм на фототермо-пластинке, требуется небольшая экспозиция порядка 10 мкДж/мм2, что обусловлено высокой чувствительностью фотопроводящего слоя. ДЭ фазовых голограмм, записанных на фототермопластинке составляет 1030%, разрешающая способность-1000 мм"1. Несмотря на сложность механизма записи фототермопластик на сегодняший день является лучшим обратимым материалом.

Однако в любом случае, принцип термопластической записи основан на способности тонких полимерных слоев деформироваться под действием сил, несущих полезную информацию. Процесс преобразования оптического изображения термопластической средой можно разделить на несколько стадий.

Как было отмечено выше, процесс записи голограммы на термопластической пленке основан на деформации поверхности пленки в соответствии с распределением интенсивности света в голографической интерференционной картине. Термопластические пленки обычно не чувствительны к освещению, поэтому их объединяют с фотополупроводниковой пленкой в единую структуру, реагирующую на освещение.

Процесс формирования скрытого изображения связан сложными процессами фотогенерации и дрейфа носителей зарядов. Из вышеизложенного материала видно, что распределение заряда на поверхности ФТПН и процесс разряда зарядов представляют собой сложный процесс и зависят от многих параметров. Процесс перехода зарядов через фотопроводник-процесс случайный и распределение зарядов на поверхности ФТПН характеризуется пространственно-нестационарным распределением вероятности. Для того, чтобы определить вероятность распределения зарядов на поверхности, сделаем следующие предположения:

1. Размеры зарядов однородны и заряды равномерно распределены на всей поверхности ФТПН;

2. При воздействии света заряд либо переходит через фотопроводник, либо нет;

3. Минимально разрешимое изображение освещает большое количество зарядов.

Исходя из этих предположений вычислено условно-вероятностное распределение зарядов, определены соответствующее среднее значение и дисперсия.

Плотность разряженных зарядов возрастает с увеличением экспозиции.

Для того, чтобы определить условную вероятность и необходимо знать вероятность разряда. Для определения вероятность разряда использована фоторазряднуга характеристику ФТПН. Получены аналитические выражения, позволяющие реально и точно описать процессы формирования скрытого изображения на ФТПИ при записи информации. Эти выражения позволяют определить статистические параметры оптических сигналов помех и шумов. Математическая модель формирования скрытого изображения позволяет исследовать процесс образования геометрического рельефа на поверхности ФТПН в зависимости от проецируемого изображения.

Для достижения оптимального режима записи, с точки зрения надежности, необходимо знать какие режимные факторы в процессе записи влияют на качество восстановленного изображения ВСД.

Разработаны испытательные макеты голографических установок и электронная аппаратура, позволяющие экспериментально исследовать процессы записи информации на подвижный ФТПН.

Проведены экспериментальные исследования процессов записи голографической информации на ФТПН. Получены экспериментальные данные, которые используются для оптимизации режимов записи и считывания голографической информации. Показана необходимость всестороннего и глубокого исследования процессов записи голографической информации, т.к. в процессе считывания можно реализовать только ту надежность, которая заложена во время записи информации.

Разработаны структурные схемы записи, хранения, считывания и обработки страницы данных для голографических накопителей с ленточным и дисковым носителями. Разработанные структуры голографических ленточных и дисковых накопителей информации позволяют создать высокоэффективные накопители информации для высокопроизводительных вычислительных систем.

В приложении приведены тексты прикладных программ, разработанных автором, для расчета параметров и характеристик ГЗУ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан новый метод проектирования ГЗУ, который обеспечивает высокую надежность его функционирования. Этот метод назван структурно - параметрическим.

Сущность структурно-параметрического метода проектирования ГЗУ заключается в следующем: выбираются критерии работоспособности ГЗУ; разрабатывается методика оценки влияния изменения параметров и характеристик ГЗУ на критерии работоспособности; определяются требуемые значения критериев работоспособности ГЗУ исходя из требуемого уровня надежности функционирования; с использованием комплекса методов обеспечиваются необходимые значения критериев работоспособности. При реализации этого метода все параметры ГЗУ делятся на входные и выходные. Выходными названы такие параметры, значения которых характеризуют работоспособность ГЗУ. Входными названы такие параметры, которые оказывают влияние на выходные. По характеру влияния на выходные, входные параметры классифицированы. ГЗУ считаются работоспособными, если значения выходных параметров лежат в допустимых интервалах.

2. Показано, что влияние каждого входного параметра на выходные носит противоречивый характер, т.е. при изменении входного параметра значения одних выходных параметров увеличиваются, а других-наоборот уменьшаются. На выходные параметры одновременно оказывает воздействие большое количество входных параметров, причем изменение и воздействие входных параметров на выходные имеют случайный характер. Поэтому изменение выходных параметров тоже носит случайный характер. Приведена классификация различных методов, позволяющих обеспечить высокий уровень работоспособности ГЗУ.

3. Показаны особенности надежности ГЗУ. Особенности надежности ГЗУ заключается в следующем: ГЗУ состоит из множества квантовых, оптических, электронных, механических блоков и узлов, принципы действия которых основаны на различных физических явлениях; в отличие от традиционных типов памяти в ГЗУ информация распространяется во времени и в пространстве; каналы, по которым передается информация являются комбинированными, т.е. электрические сигналы сочетаются с оптическими и наоборот; запись, хранение и считывание информации производятся в виде страницы данных, Проанализированы структуры ГЗУ с точки зрения надежности, выявлены характер и основные причины отказов в элементах V устройствах ГЗУ. Показано, что из-за особенностей элементной базы.

режимов и принципов работы отказы функционирования в элементах и устройствах носят различный характер, т.е. преобладает тот или иной тип отказов. Показано, что в оптической схеме практически отсутствуют полные отказы, отказы носят параметрический характер. В оптоэлектронной и электронной частях возникают и полные, и параметрические отказы, а электронной части из-за особенности ИС в основном происходят полные отказы. Поэтому при выборе комплекса мер по повышению надежности ГЗУ необходимо учесть особенности отказов в элементах и устройствах. Особенность надежности ГЗУ еще и в том, что носителем информации являются оптические лучи, которые распространяются в пространстве и во времени. Поэтому нарушение согласованности и стыковки совместно работающих элементов и узлов являются одним из видов параметрических отказов. Для исследования влияния различных факторов на достоверность записи, хранения и считывания необходимо исследовать влияние различных факторов на параметры и характеристики информационных сигналов, помех и шумов. Выбрать критерии информационной надежности ГЗУ.

4. Исследованы процессы записи и считывания одномерных и двумерных голограмм на движущийся (в моменты записи голограмм и считывания информации с голограмм) носитель информации. Полученные результаты позволяют количественно оценить влияние движения носителя на качество восстановленного изображения ВСД.

5. Рассмотрена связь надежности функционирования ГЗУ с такими важными системными парамелрами, как быстродействие и емкость. Разработана методика расчета допустимой скорости движения носителя информации, при которой обеспечивается требуемый уровень информационной надежности ГЗУ. Разработана методика определения максимального количества голограмм, которые могут быть размещены на подвижном носителе информации. Разработан граф-аналитический метод оценки влияния движения носителя информации на конфигурацию и интенсивности оптических лучей информации 1 и 0.

6. Показано, что для повышения надежности функционирования ГЗУ важное значение имеет исследование параметрической надежности. В качестве критерия параметрической надежности выбрана ОУР ГЗУ. Разработана методика построения ОУР ГЗУ. В качестве критериев работоспособности ГЗУ выбрана вероятность правильного считывания страничной информации. Разработана методика расчета вероятности правильного считывания одного бита и входной страницы данных из ГЗУ. Установлена взаимосвязь между критериями работоспособности и ОУР ГЗУ.

7. Показано, что для определения критериев работоспособности ГЗУ необходимо определить значение интенсивности информационных сигналов 1 и 0, шумов и помех. Исследована структура оптических сигналов и помех, возникающих из-за нелинейности экспозиционной и фазовой характеристик регистрирующей среды. Определены интенсивности световых волн помех, распространяющихся по направлению полезного сигнала.

8. Исследован объектный луч в ГЗУ. Показано, что в зависимости от последовательности и амплитуды возбуждающих импульсов запоминающая ячейка (ЗЯ) и пара запоминающих ячеек (ПЗЯ) ВСД могут находиться в различных устойчивых состояниях. Разработана методика определения вероятности нахождения ЗЯ и ПЗЯ в различных состояниях, что необходимо для расчета статистических параметров оптических информационных сигналов и помех.

9. Разработана методика количественной оценки влияния различных видов аббераций на параметры и характеристики информационных сигналов 1 и 0.

10. Показано, что один из основных методов повышения надежности ГЗУ - использование современной элементной базы. Создана математическая модель одного из самых перспективных элементов оптической вычислительной техники - (ОБЭ), на базе которого можно создать различные логические, усилительные, дифференциальные элементы, а также элементы памяти (ЭП). С помощью этой модели можно исследовать различные режимы работы ОБЭ.

11. Предложен ряд аналитических выражений и разработана методика расчета потери световых потоков на ОП. Расчет оптических потерь на ОП позволяет определить логическую длину цепей из ОП.

12. Показано, что для надежного считывания страницы данных большое значение имеют параметры режимов работы ФП - основного элемента КСИ. Разработана методика расчета порога чувствительности ФП, обеспечивающего высокую достоверность считывания восстановленного изображения ВСД.

13. Исследовано влияние смещения информационного светового пучка от центра активной площади ФП. Рассмотрены различные сочетания конфигураций оптического луча и активной площади ФП. В результате этих исследований выявлены оптимальные формы, размеры, сочетания и соотношения площадей световых пучков и активной площади ФП.

14. Показано, что при использовании ГЗУ в качестве памяти в ЭВМ и вычислительных системах возникает проблема информационной

стыковки ГЗУ с ЭВМ, поскольку в ГЗУ информация представляется в виде страницы данных, причем страницы данных могут иметь различные конфигурации и размеры, а в ЭВМ передача и обработка информации производится пословно, то есть слово за словом. Для решения проблемы информационной "стыковки" ГЗУ с ЭВМ предложен метод предварительной обработки страницы данных.

15. Разработаны электронные схемы элементов памяти ЗУ, позволяющие реализовывать параллельную запись и многооперационную ассоциативную обработку страничной информации ЗУ. Разработана элементная база предварительной обработки страницы данных с использованием универсальных логических модулей.

16. Исследованы физические процессы записи информации на ФТП. Получены аналитические выражения, позволяющие реально описывать процессы формирования скрытого изображения на ФТП при записи информации. Эти выражения необходимы для определения статистических параметров оптических информационных сигналов, помех и шумов.

17. Разработаны экспериментальные макеты голографических установок и электронная аппаратура, позволяющие экспериментально исследовать процессы записи, хранения и считывания информации на ФТПН.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Бекболотов Т.Б. Проектирование высоконадежных голографических запоминающих устройств. \\Бишкек: Илим, 1996. -153 с.

2. Аккозиев И.А., Алымкулов С.А, Бекболотов Т.Б., Муратов Т.М. Оптические накопители цифровой информации. //Бишкек: Кыргызстан, 1993.- 144 с.

3. Бекболотов Т.Б. Огнев И.В, Оценка эффективности методов повышения надежности запоминающих устройств ферритовых сердечниках. //Тез. докл. Всесоюзн. научн,- техн. конф. "Современные проблемы радиотехники в народном хозяйстве ". -М, 1977.

4. Бекболотов Т.Б., Жумалиев K.M. Основные концепции построения оптических цифровых процессоров. // Тез. докл. республиканск. научн. конф. : "Применение персональных компьютеров в учебном процессе, научных исследованиях и в производстве". -Жалал-Абад, ЖАГУ, 1994.

5. Бекболотов Т.Б., Раев З.Ж. Ассоциативные голографические запоминающие устройства. //Тез. докл. республиканск. научн. конф. :

"Применение персональных компьютеров в учебном процессе, научных исследованиях и в производстве". -Жалал-Абад, ЖАГУ, 1994.

6. Bekbolotov Т.В., Davletova D., Alumkylov С.A. Holographie memory devices vvith mobile information carriecs. Soviet - Chinese seminar "Holography and optical information procesng" CSCJSHOIP-91. -Bishkek, september, 21-26, 1991. - p.265-266.

7. Бекболотов Т.Б. Анализ быстродействия оптических бистабильных элементов//Сб. тр. Всесоюзн. конф. по радиооптике. - Тбилиси, 1985.

8. Акаев А.А., Бекболотов Т.Б. Цифровые оптические элементы на трансфазорах // Тез. докл. V Всесоюзн. школы по оптической обработке информации. - Киев, 1984.

9. Бекболотов Т.Б., Жумалиев К.М., Раев З.Ж. Объемные гологра-фические элементы коммутации оптических сигналов: Тез. докл. научн. конф. "Применение персональных компьютеровв учебном процессе, научных исследованиях и в производстве". - Жалал-Абад: ЖАГУ, 1994.

10. Бекболотов Т.Б. Элементы оптических процессоров // Тез. докл. 2-й Республиканец научн.- технич. конф. "Гибкие автоматизированные производства и промышленные роботы". - Фрунзе, 1988.

11. Бекболотов Т.Б. Оптические бистабильные элементы // Оптико-электронные системы и методы хранения и обработки информации. -Фрунзе, 1986.

12. Бекболотов Т.Б. Оптическая бистабильная матрица // Тез.докл. 6-й Всесоюзн. школы по оптической обработке информации. - Фрунзе, 1986.

13. Бекболотов 'Г.Б., Талыпов К. Оптические бистабильные элементы и их характеристики // Тез. докл. Всесоюзн. конф. "Функциональная оптоэлектроника в вычислительной технике и устройствах управления". - Тбилиси, 1986.

14. Бекболотов Т.Б. Оптимизация параметров и характеристик оптических бистабильных элементов // Тез. докл. 3-й Всесоюзн. конф. по вычислительной оптоэлектронике "Проблемы оптической памяти". -Ереван, 1987.

15. Бекболотов Т.Б. Моделирование оптических бистабильных элементов // Тез. докл. 2-й Всесоюзн. научн.-технич. конф. По функциональной оптоэлектронике. - Вильнюс, 1987

16. Бекболотов Т.Б. Анализ и оценка информационной надежности голографических запоминающих устройств. // Тез. докл. Международн. научн.-практич. конф,- 4.2. - Ош, 1995.

17. Шамаев Ю.М., Огнев И.В., Бекболотов Т.Б. Расчет вероятности возникновения комбинаций дельта-помех с пары полувыбранных

сердечников // Помехи в цифровой технике - 78: Тез. докл. Респуб-ликанск. научн. - технич. конф. "Исследование помех в цифровой технике и схемо - технические способы борьбы с ними". -Вильнюс, 1978.

1S. Бекболотов Т.Б. Информационная надежность голографических запоминающих устройств. //Тез. докл. Международной научно-практической конференции. -Ош, 1995, 4.2.

19. Акаев A.A., Бекболотов Т.Б., Жумалиев K.M. Исследование надежности записи и считывания информации в голографических дисковых ЗУ // Тез. докл. I Всесоюзн. конф. по оптической обработке информации. 4.2. - Л. 1988.

20. Шамаев Ю.М., Огнев И.В., Бекболотов Т.Б. Исследование надежности запоминающих устройств на ферритовых сердечниках. // Сб. тр. Ill Всесоюзн. конф. "Надежность дискретных устройств ".- М.: Наука, 1978 .

21. Бекболотов Т.Б., Раеп З.Ж. Статистические параметры шумов и помех в голографических системах памяти //Тез. докл. научн. конф. "Применение персональных компьютеров в учебном процессе, научных, исследованиях и производстве". -Жалал-Абад: ЖАГУ, 1994.

22. Шамаев Ю.М., Огнев И.В., Бекболотов Т.Б. Определение статистических параметров дельта- помехи в запоминающих устройствах //Тез. докл. Всесоюзн. XV совещ. по магнитным элементам автоматики и вычислительной техники. -М.: Наука, 1976.

23. Бекболотов Т.Б., Давлетова А. Коллективная память для сетей персональных компьютеров. Применение персональных компьютеров в народном хозяйстве //Тез. докл. Республиканск. научн. -практич. конф. молодых ученых. -Фрунзе: Ил им, 1989.

24. Бекболотов Т.Б. Двухуровневая ассоциативная память //Тез. докл. VIII Всесоюзн. координациочн. совещ. "Развитие методов проектирования и изготовления интегральных запоминающих устройств". -М., 1991.

25. Бекболотов Т.Б., Раев З.Ж. Организация систем доступа к информации в ГЗУ //Тез. докл. научн. конф. "Применение персональных компьютеров в учебном процессе, научных исследованиях и производстве". -Жалал-Абад: ЖАГУ, 1994.

26. Бекболотов Т.Б. Восстановление изображения входной страницы данных с фазовых голограмм // Методы оптической обработки информации. -Бишкек: Илим, 1992.

27. Шамаев Ю.М., Бекболотов Т.Б. Анализ дельта-помех в ЗУ на ферритовых сердечниках //Состояние и перспективы развития техни-

ческих наук в Киргизии: Тез. Республиканец научн.-технич. конф. -Фрунзе. 1980.

28. Шамаев Ю.М., Огнев И.В., Бекболотов Т.Б. К расчету времени стробирования выходного сигнала в запоминающих устройствах на ферритовых сердечниках //Тр. ФПИ, Техн. кибернетика. -Фрунзе: -1975. -Вып.95.

29. Бекболотов Т.Б., Алымкулов С.А. Исследование параметров и характеристик голографических запоминающих устройств с движущимися носителями информации // Методы оптической обработки информации. -Бишкек: Илим, 1992.

30. Бекболотов Т.Б., Алымкулов С.А. Определение быстродействия голографических запоминающих устройств с подвижным носителем информации // Методы оптической обработки информации. -Бишкек: Илим,1992.

31. Бекболотов Т.Б. К расчету электрической емкости выходной обмотки блока на ферритовых сердечниках //Тр. МЭИ, Автоматика и радиоэлектроника. -М.: 1976. -Вып.295.

32. Бекболотов Т.Б., Алымкулов С.А., Жумапиев K.M. Исследование надежности записи и считывания информации в голографических дисковых ЗУ//Тез. докл. 1 Всесоюзн. конф. по оптической обработке информации. -J1.: -1988. -4.2.

33. Акаев A.A., Бекболотов Т.Б., Алымкулов С.А. Исследование процессов записи и считывания двумерных голограмм на подвижный носитель //Изв. АН Кирг. ССР. -1989. -N6.

34. Бекболотов Т.Б. Анализ вопросов связи области устойчивой работы ЭУ на ферритовых сердечниках с параметрами импульса стробирования информационных сигналов //Тр. МЭИ, Автоматизация проектирования. -М.: 1977. -Вып.343.

35. Бекболотов Т.Б. Анализ работоспособности голографических запоминающих устройств // Сб. докл. Всесоюзн. школы-семинара "Перспективные разработки запоминающих устройств ЭВМ". -Фрунзе, 1984.

36. Бекболотов Т.Б, Огнев И.В, Алымкулов С.А. Построение области устойчивой работы голографических запоминающих устройств //Тр. Всесоюзн. конф. "Оптическая обработка информации",- Фрунзе, 1990.

37. Бекболотов Т.Б. Работоспособноть голографических запоминающих устройств //Голографические методы хранения и обработки информации. - Фрунзе, 1981.

38. Бекболотов Т.Б, Алымкулов С.А, Муратов Т.М. Определение параметрической надежности голографических запоминающих устройств //Методы оптической обработки информации. -Бишкек: Илим, 1992.

39. Шамаев Ю.М, Огнев И.В, Бекболотов Т.Б. Анализ вопросов связи области устойчивой работы ЗУ на ферритовых сердечниках с уровнем дискриминации информационных сигналов // Управляющие системы и машины. -1978. -N 2.

40. Акаев A.A., Бекболотов Т.Б., Алымкулов С. Разработка методов помехоустойчевой передачи цифровой информации в системах ГАП //Тез. докл. II Республиканск. научн. технич. конф. "Гибкие автоматизированные производства и промышленные роботы". -Фрунзе, 1988.

41. Бекболотов Т.Б., Алымкулов С.А. Марковская модель устройства набора страниц голографических запоминающих устройств //Методы оптической обработки информации. - Бишкек: Илим , 1992.

42. Бекболотов Т.Б., Жумалиев K.M. Синтез оптоэлектронных структур. //Тез. докл. научн. конф. "Применение персональных компьютеров в учебном процессе, научных исследованиях". -Жалал-Абад: ЖАГУ, 1994.

43. Бекболотов Т.Б. Вероятностный метод определения пороговых характеристик фотоматрицы голографических запоминающих устройств //Сб. докл. IV всесоюзн. конф. по голографии.-Ереван. 1982.

44. Бекболотов Т.Б. Определение допустимых значений параметров голографических запоминающих устройств //Топографический метод хранения и обработки информации. -Фрунзе, 1983.

45. Бекболотов Т.Б. Вероятностный метод расчета пороговых характеристик фотоматрицы ГЗУ //Сб. тр. I Республиканск. конф. молодых ученых Киргизии. -Фрунзе, 1981.

46. Бекболотов Т.Б., Раев З.Ж. Обработка материалов тестирования с помощью ПЭВМ. // Тез. докл. научн. конф. "Применение персональных компьютеров в учебном процессе, научных исследованиях". -Жалал-Абад: ЖАГУ, 1994 .

47. Бекболотов Т.Б. Параметрическая надежность голографических запоминающих устройств //Сб. тр. I Всеоюзн. конф. по радиотехнике. -Фрунзе, 1981.

48. Акаев A.A., Бекболотов Т.Б., Алымкулов С.А., Жумалиев K.M. Моделирование процессов записи и считывания Фурье-голограмм на движущийся носитель информации // Изв. АН Кырг. ССР. -1990. -N 4.

49. Бекболотов Т.Б., Алымкулов С.А., Жумалиев K.M., Давлетова А.Ж. Голографические запоминающие устройства с подвижными

носителями информации //Методы оптической обработки информации. -Бишкек: Илим, 1992.

50. Бекболотов Т.Б., Раев З.Ж. Моделирование двухуревневой ассоциативной памяти. //Тез. докл. научн. конф. "Применение персональных компьютеров в учебном процессе, научных исследованиях". -Жапал-Абад: ЖАГУ, 1994 .

51. Акаев A.A., Бекболотов Т.Б., Алымкулов С.А., Давлетова А.Ж. Изменение восстановленного изображения входной страницы данных в голографическом ЗУ с подвижным носителем информации //Сб. тез. Всесоюзн. конф. "Оптическая обработка информации". -Фрунзе, 1990.

52. Бекболотов Т.Б. Расчет емкости голографических дисковых запоминающих устройств //Системы управления в гибком производстве. -Фрунзе, ФГ1И, 1991.

53. Бекболотов Т.Б. Коллективная память хранения информации в ГАП //Гибкие производства, промышленные работы и системы управления. -Фрунзе, ФПИ, 1990.

T. Bekbolotov

Development and designing of parametrical methods of holographic memories.

Practical problems of holographic memory and ihc ways of its working system arc considered in this thesis.

Straetural-paranieiric method of investigation of holographic memory is given.

Constructive and tcchnolodi calfactors of polographic memory is theoreticaly searched.

New critcrions to show the number of holographic memory is given and methods of calculating those critcrions arc offered.

Ways of defining parametric strength are accepted and methods of making those ways are shown.

Computer programs making theoretical models are made.

Бекболотов T.

Жогорку ишенимдуу голографиялык эсине сактоо тузулуштугун структуралык - параметрикалык ыкма менен иштеп чыгаруу жэна проектирлее.

Бул диссертациялык иште голографиялык эске сактоо тузулушунун (ГЭСТ) ишенимдуу иштее суроолору каралып жана практика лык проблемалары чечилет.

ГЭСТтин ишенимдуулугун изилдее жана талдоо учун структуралык-параметрикалык ыкма сунуш кылынган. ГЭСТтин ишенимдуулугуне таасир тийгизуучу конструктивдик, схемотехникалык структуралык режимдик жана технологиялык факторлор теориялык жактан изилденген.

ГЭСТтин ишенимдуулугун сан жагынан да керсетуу учун жаны информациялык критерийлер киргизилген жана ошол критерийлерди эсептее ыкмалары сунуш кылынган.

ГЭСТтин параметрдик бекемдигин аныктоо учун иштеенун бекем областы кабыл алынган жана ушул областты тузуунун жолу керсетулген.

ГЭСТ структурасын женекейлвтуучу, анын геометриялык, мейкиндик жана информациялык керсеткучтерун жакшыртуучу элементтердин касиеттерин изилдеген ГЭСТтин информациялык баракчасын алдын ала (ЭЭМге чейин) иштетуучу электрондук жабдуулардын структурасы жана элементтери сунуш кылынган.

Эсептее техникасынын каражаттарын колдонуп теориялык моделдерди ишке ашыруучу компьютердик программалар тузулген.